[实用新型]一种难熔化合物粉末材料的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及粉末冶金领域，特别涉及一种难熔化合物粉末材料制备装置。

背景技术

难熔化合物包括难熔金属、合金及其难熔化合物和复合材料等难熔材料在内，由于它们独特的高熔点以及其它一些特有的性能，历来被作为高新材料加以发展，尤其是在国防军工、航空航天、电子信息、能源、防化、冶金和核工业等领域有着不可替代的作用，受到世界各国的高度重视，已成为材料科学界最为活跃的研究领域之一。

自然界中，难熔的难熔化合物材料极少存在，尤其是高纯度的难熔化合物材料。目前，难熔化合物材料的获取多以在制备其它材料时，使用添加剂、催化剂，通过化学反应、合成、筛选、提纯装置制备。因其原材料含有多种物质、制备过程中间环节多，外界污染或杂质进来，并很难去除，这些极大影响难熔化合物材料的纯度。本实用新型旨在提供一种高纯度的难熔化合物粉末材料的制备装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种高纯度的难熔化合物粉末材料的制备装置。所述的制备方法使用高纯度原材料，通过高温液化、雾化，使原材料成为超细微的颗粒，充入所需的反应气体，在设定的温度下，使超细微的颗粒与反应气体一起反应、合成新的物质，即难熔化合物材料，本装置为物理处理和化学反应装置，集原材料熔化、雾化、反应、合成、颗粒均匀、冷却、收集、分类所有这些步骤与一体，一步法制备难熔化合物材料。本装置具有效率高、环境影响小的特点，所制成的难熔化合物材料纯度高、颗粒均匀。

本实用新型通过以下技术方案实现上述技术目的：

本实用新型提供一种难熔化合物粉末材料制备装置，所述装置包括源金属熔化设置、雾化-反应炉、反应时间延长/颗粒均匀器、冷却设置和难熔化合物收集/分类设置。其中所述的源金属熔化设置位于本装置的最上端，其作用为对源金属进行加热使其熔化；

雾化-反应炉位于源金属熔化设置下方，其包括雾化设置和反应炉，其中雾化设置位于反应炉的顶部，其作用为将熔融态的金属进行雾化，使其成为金属液滴；在设定的温度和压力环境下，金属液滴与反应气体在雾化-反应炉中进行反应，使金属液滴转换为难熔化合物晶体；

反应时间延长/颗粒均匀器位于在雾化-反应炉的底部，其由多个反应气流通道组成，主要起到延长金属液滴和气体的反应时间和颗粒整形作用；

冷却设置位于雾化-反应炉的下方，难熔化合物晶体通过设置于雾化-反应炉底部的出口进入冷却设置，冷却凝固后形成难熔化合物粉末；

难熔化合物粉末收集和分类设置位于冷却装置的尾部，其将冷却后的粉末颗粒收集后根据粉末颗粒大小通过多级分类器对粉末材料进行分类包装。

为了更加深入描述本实用新型装置的构造和工作原理，对本实用新型上述装置进行进一步优选，更具体地，所述的源金属熔化设置，具体为真空熔炼炉，其包括源金属坩埚，加热器和导流管。源金属坩埚为圆柱形或圆锥形，设置在熔炼炉的底部中心位置，源金属坩埚由石墨、氧化锆、氮化硼或氮化铝材料制成；加热器设置在源金属坩埚的周围，通过电阻加热或电磁感应加热实现对坩埚内源金属的熔化；导流管(金属液体出口)设置在源金属坩埚的底部，可以使熔融态的金属液体进入雾化设置、雾化区。

所述的雾化-反应炉，具体为雾化设置和化学反应炉，预抽真空、洁净。所述的雾化设置位于反应炉顶部，具体为气化、高压直流电弧或等离子电弧设置，主要作用是金属雾化。本设置由2只以上气化喷头/喷嘴，或2支以上高压直流电炬，或2支以上等离子电炬组成，置于反应釜的顶部，形成对称的雾化区；反应气体以高压、高速喷出，或以高温、高能离子喷出。所述反应气体为：氮气、氨气、甲烷或氧气。化学反应炉由反应釜和加热器组成。反应釜为中空的圆柱形或圆锥形，由石墨、氧化锆、氮化硼或氮化铝材料制成；加热器为电阻加热、电磁感应加热，设计于反应釜的外围，也可置于反应釜的内部。

所述的反应时间延长/颗粒均匀器，位于反应釜的底部，具体为由多个以不同方向、位置的反应气体入口喷头组成。反应气体喷头固定反应釜上，通过反应气流通道连接外部的高压气源。反应气流以向上、前后左右、不同方向流入，使下降的金属液滴速度降低及迫使未反应完全的颗粒回到高温反应区。同时，使未完全凝固的颗粒不在同一位置停留，避免团聚现象发生。具体反应气体为：氮气、氨气、甲烷或氧气。

所述的冷却设置，包括为：颗粒通道及冷却器。颗粒通道具体为中空的不锈钢圆柱体。金属液滴与反应气体经过高温反应，形成新的、未完全凝固的难熔化合物颗粒，这些颗粒经过冷却，进入颗粒收集设置；冷却器具体为水冷系统或气冷系统，位于在颗粒通道的外围。